丁宏大　余華強　彭賢力　田永宏　陳波　房振兵　范兵　趙沙沙　孫永建　曹國長

摘要：以1990-2004年湖北省中稻區(qū)域試驗匯總資料及武漢、荊州、襄陽氣象站的氣象要素測報資料為依據(jù)，分析了各氣象要素與雜交中秈稻年度間產(chǎn)量的相關(guān)性。結(jié)果表明，各氣象要素均對雜交中秈稻產(chǎn)量產(chǎn)生了不同程度的影響，從氣象要素與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，高產(chǎn)年份要求雜交中秈稻在生殖期間日平均日照時間不少于6.4h，日平均蒸發(fā)量不低于5.5mm，日平均地溫在30.0～32.5℃，日平均氣溫在27.0～28.3℃，日平均晝夜溫差大于7.5℃，日平均空氣相對濕度在70%～80%，累計降雨量應(yīng)在100～220mm范圍內(nèi)。高產(chǎn)年份必須是各種氣象要素都處在適宜范圍的最佳組合，若一項或多項氣象要素指標沒有達到上述適宜范圍就會導(dǎo)致低產(chǎn)或中產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：雜交中秈稻；氣象要素；產(chǎn)量；相關(guān)性；日照時間；最佳組合

中圖分類號：S511.2⁺1；S162.5+3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）09-2222-05

氣候因素諸如日照時間、大氣溫度、地面溫度、氣溫晝夜溫差、降水量、蒸發(fā)量、空氣相對濕度等要素對水稻產(chǎn)量具有重要的影響。水稻生長發(fā)育的起點溫度要求在日平均氣溫10℃以上，而且當熱量條件累積到一定程度后，才能完成其生長發(fā)育過程并獲得產(chǎn)量。孕穗期水稻穎花發(fā)育與低溫時間有關(guān)，孕穗期低溫會使倒2葉細胞膜受到傷害，光合作用受阻。光合同化產(chǎn)物減少。致使處于孕穗期的稻穗獲取的養(yǎng)分量減少，導(dǎo)致水稻穎花發(fā)育不良?；ǚ勰讣毎麥p數(shù)分裂期（幼小孢子階段及減數(shù)分裂細線期）最低溫度低于15℃，會造成穎花退化，空癟粒增加和抽穗延遲。抽穗開花期適宜溫度為25-32℃（雜交稻25-30℃），當連續(xù)3d平均氣溫低于20℃（粳稻）或2-3d低于22℃（秈稻）時易形成空殼和癟粒，當氣溫在35-37℃時（雜交稻32℃以上）會造成結(jié)實率下降。灌漿結(jié)實期要求日平均氣溫在23-28℃，溫度低時物質(zhì)運轉(zhuǎn)減慢，溫度高時呼吸消耗增加。當土壤濕度低于田間持水量的57%時，水稻光合作用效率開始下降：當空氣相對濕度為50%-60%時。稻葉光合作用最強。隨著濕度增加，光合作用逐漸減弱。長江中下游地區(qū)雜交中秈稻由于生育期相對較長，積累營養(yǎng)物質(zhì)相對較慢。生物學(xué)產(chǎn)量和經(jīng)濟學(xué)產(chǎn)量也是相對較高且稻米品質(zhì)較好的地區(qū)。因此，筆者之前通過1990-2004年湖北省中秈稻區(qū)域試驗及同期氣象要素資料，分析了氣象要素對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量變動的影響以及雜交中秈稻生殖期間氣象要素與結(jié)實率的相關(guān)性。本試驗想通過進一步深入分析研究，找出影響雜交中秈稻高產(chǎn)形成的各種氣象要素適宜指標范圍的最佳組合和導(dǎo)致低產(chǎn)的某個或某些氣象災(zāi)害性要素指標，為制定雜交中秈稻高產(chǎn)、盡力避免低產(chǎn)的形成或減輕產(chǎn)量降低程度和可持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)中產(chǎn)栽培管理技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 資料來源

1990-2004年氣象要素資料分別由湖北省荊州市氣象局、襄陽市氣象局、武漢江夏區(qū)氣象站提供：1990-2004年湖北省中稻區(qū)域試驗匯總資料分別由湖北省種子管理局、湖北省種子集團公司、湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

統(tǒng)計參數(shù)：①中秈稻汕優(yōu)63單產(chǎn)（y）：湖北省中稻區(qū)域試驗統(tǒng)一對照品種汕優(yōu)63的匯總單產(chǎn)：⑦日平均氣溫（X₁）：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）日平均氣溫；③日平均地溫（X₂）：7-8月日平均地溫；④空氣相對濕度（X₃）：7-9月（中稻幼穗分化至灌漿結(jié)實期）日平均空氣相對濕度：⑤降雨量（X₄）：8-9月（中稻抽穗至灌漿結(jié)實期）累計降雨量；⑥蒸發(fā)量（X₅）：7-8月累計蒸發(fā)量；⑦氣溫晝夜溫差（X₆）：7-8月日平均晝夜溫差；⑧日照時間（X₇）：7～8月累計日照時間。

1.2 統(tǒng)計方法

應(yīng)用DPS v6.55軟件分析氣象要素間、氣象要素與產(chǎn)量間的直線相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)并進行顯著性測驗，求得偏回歸方程和氣象要素及對照產(chǎn)量的平均數(shù)、年度變化的標準差。采用折線圖及主、次縱坐標的方式直觀分析雜交中秈稻年度間產(chǎn)量與各個氣象要素的相關(guān)性等。

1.3 高低產(chǎn)標準區(qū)域的劃定及目的

以1990-2004年湖北省中秈稻區(qū)域試驗對照品種汕優(yōu)63的15年產(chǎn)量平均數(shù)（Y）及加減1個標準差（S）作為對照產(chǎn)量變動的總區(qū)間；產(chǎn)量（y）大于或等于對照產(chǎn)量平均數(shù)加上0.33（取0.3）個標準差（y≥Y+0.3S）的年份為高產(chǎn)年，產(chǎn)量小于或等于對照產(chǎn)量平均數(shù)Y減去0.33（取0.3）個標準差（y≤Y-0.3S）的年份為低產(chǎn)年，產(chǎn)量介于二者之間（Y-0.3SY≤y≤Y+0.3S）的年份為中產(chǎn)年：在高產(chǎn)年份分析各個氣象要素的適宜范圍及其各個氣象要素適宜范圍的最佳組合。在低產(chǎn)年份中找出導(dǎo)致低產(chǎn)的某個或某些氣象災(zāi)害性要素指標范圍。

2 結(jié)果與分析

2.1 自變量與變量的取值范圍及高、低產(chǎn)年份

2.1.1 自變量與變量的取值范圍 ①X₁。7-8月日平均氣溫為25.7-28.3℃。平均為27.3℃：②X₂。7-8月日平均地溫為27.8-32.9℃。平均為30.6℃：③X₃。7-9月日平均空氣相對濕度為74.0%-85.7%，平均為79.3%：④X₄。8-9月累計降雨量為57.4-466.9mm。平均為206.4mm：⑤X₅。7-8月累計蒸發(fā)量為381.4-643.8mm，平均為509.3mm；⑥X₆。7-8月日平均晝夜溫差為5.9-9.2℃，平均為7.8℃：⑦X₇。7～8月累計日照時間為253，0-464.7h，平均為383.3h：⑧Y。湖北省中稻區(qū)域試驗統(tǒng)一對照品種汕優(yōu)63的匯總單產(chǎn)為7723.5-9440.0kg/hm²，平均為8684.0kg/hm²。

2.1.2 高、中、低產(chǎn)年份 根據(jù)高低產(chǎn)標準劃定原則，在1990-2004年湖北省中秈稻區(qū)域試驗對照汕優(yōu)63的15年產(chǎn)量中，有6年為高產(chǎn)年，即1990、1992、1994、1995、1999、2001年；2年為中產(chǎn)年，即1991年和1997年；7年為低產(chǎn)年，即1993、1996、1998、2000、2002、2003、2004年。

2.2 氣象要素與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性

2.2.1 累計日照時間與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性據(jù)分析，7-8月累計日照時間與雜交中秈稻產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)為0.8567，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中最高。達極顯著正相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)為0.9002，在所有氣象要素與產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)中也是最高，也為極顯著正相關(guān)：直接通徑系數(shù)為1.5256，為最高正效應(yīng)：其他氣象要素通過累計日照時間產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度、累計降雨量為負效應(yīng)外均為正效應(yīng)且數(shù)值較大，為1.3141～1.4364。

從圖1可以看出，1990、1992、1994、1995、1997、1999、2001、2002年8年間累計日照時間高于多年累計日照時間均值，除1997年為中產(chǎn)年、2002為低產(chǎn)年外，其余6年均為高產(chǎn)年。1991、1993、1996、1998、2000、2003、2004年7年間累計日照時間低于或接近多年累計日照時間平均值，除1991年為中產(chǎn)年外，其余6年均為低產(chǎn)年。

2.2.2 累計蒸發(fā)量與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性分析 據(jù)分析，7-8月累計蒸發(fā)量與雜交中秈稻產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)為0.7304，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中位居第二，達極顯著正相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)為0.6403，在所有氣象要素與產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)中也是位居第二，也是正相關(guān)。但未達顯著水平：直接通徑系數(shù)為0.9338，為正效應(yīng)，排名第二：其他氣象要素通過累計蒸發(fā)量產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度、累計降雨量為負效應(yīng)外均為正效應(yīng)，數(shù)值為0.7712-0.8731。

從圖2可以看出，1990、1992、1994、1995、1997、1998、1999、2001、2002年9年間累計蒸發(fā)量高于多年累計蒸發(fā)量均值，除1997年為中產(chǎn)年，1998、2002年為低產(chǎn)年外。其余6年均為高產(chǎn)年。1991、1993、1996、2000、2003、2004年6年間累計蒸發(fā)量均低于多年累計蒸發(fā)量平均值，除1991年為中產(chǎn)年外，其余5年均為低產(chǎn)年。

2.2.3 氣溫晝夜溫差與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性 7-8月氣溫晝夜溫差與雜交中秈稻產(chǎn)量高低的直接相關(guān)系數(shù)為0.7177，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中排第三。達極顯著正相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)、直接通徑系數(shù)均為正值。數(shù)值較小，其他氣象要素通過氣溫晝夜溫差產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度、累計降雨量為負效應(yīng)外均為正效應(yīng)且數(shù)值較小。

從圖3可以看出，1990、1991、1992、1994、1995、1997、1999、2001、2002年9年間氣溫晝夜溫差高于或接近多年氣溫晝夜溫差均值，除1991、1997年為中產(chǎn)年，2002為低產(chǎn)年外，其余6年均為高產(chǎn)年。1993、1996、1998、2000、2003、2004年6年間氣溫晝夜溫差低于多年氣溫晝夜溫差平均數(shù)，均為低產(chǎn)年。

2.2.4 日平均地溫與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性 7-8月日平均地溫與雜交中秈稻產(chǎn)量高低的直接相關(guān)系數(shù)為0.7159，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中排名第四。達極顯著正相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)為0.3071、直接通徑系數(shù)為0.6233，均為正值，其他氣象要素通過日平均地溫產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度、累計降雨量為負效應(yīng)外均為正效應(yīng)。數(shù)值在0.5102-0.5830。但日平均地溫高的年份，產(chǎn)量并不是太高，高產(chǎn)年份適宜的日平均地溫范圍應(yīng)在30.0-32.5℃。

從圖4可以看出，1990、1992、1994、1995、1997、1998、1999、2001、2002年9年間日平均地溫高于或接近多年日平均地溫均值，除1997年為中產(chǎn)年，1998、2002為低產(chǎn)年外，其余6年均為高產(chǎn)年。1991、1993、1996、2000、2003、2004年6年間日平均地溫低于多年日平均地溫均值，除1991年為中產(chǎn)年外，其余5年為低產(chǎn)年。

2.2.5 日平均氣溫與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性 7-8月日平均氣溫與雜交中秈稻產(chǎn)量高低的直接相關(guān)系數(shù)為0.6613，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中排名第五，為極顯著正相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)為-0.4966、直接通徑系數(shù)為-1.1086，均為負值，其他氣象要素通過日平均氣溫產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度、累計降雨量為正效應(yīng)外均為負效應(yīng)，數(shù)值在-1.0164～-0.8105。數(shù)值的絕對值較大，說明氣溫高不一定產(chǎn)量高，甚至相反，只有在適宜的溫度范圍內(nèi)才能獲得高產(chǎn)，高產(chǎn)年份適宜日平均氣溫范圍應(yīng)在27.0-28.3℃。

從圖5可以看出，1990、1994、1995、1997、1998、1999、2000、2001年8年日平均氣溫高于多年日平均氣溫均值，除1997年為中產(chǎn)年，1998、2000為低產(chǎn)年外，其余5年均為高產(chǎn)年。1991、1993、1996、2002、2003、2004年6年間氣溫晝夜溫差低于多年日平均地溫平均值，除1992年為高產(chǎn)年、1991年為中產(chǎn)年外，其余5年均為低產(chǎn)年。

2.2.6 空氣相對濕度與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性 7-9月空氣相對濕度與雜交中秈稻產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)為-0.6986，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中負值絕對值最大。達極顯著負相關(guān)：偏相關(guān)系數(shù)為-0.3566。不顯著：直接通徑系數(shù)為-0.4251，為負相應(yīng)：其他氣象要素通過空氣相對濕度產(chǎn)生的間接效應(yīng)除累計降雨量為負效應(yīng)外均為正效應(yīng)，但數(shù)值較小，且均在0.3012-0.3825。從分析數(shù)據(jù)看出，空氣相對濕度較低有利于高產(chǎn)，空氣相對濕度較高會導(dǎo)致減產(chǎn)，但并不是空氣相對濕度越低越好。而要在一定范圍內(nèi)才能獲得高產(chǎn)，高產(chǎn)年份的空氣相對濕度多在70%-80%。

從圖6可以看出，1990、1992、1994、1995、1997、1999、2001、2002年8年間7-9月空氣相對濕度低于多年7-9月空氣相對濕度均值，除1997年為中產(chǎn)年、2002為低產(chǎn)年外，其余6年均為高產(chǎn)年。1991、1993、1996、1998、2000、2003、2004年7年間7-9月空氣相對濕度高于多年7-9月空氣相對濕度均值，除1991年為中產(chǎn)年外，其余6年均為低產(chǎn)年。

2.2.7 累計降雨量與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性 8-9月累計降雨量與雜交中秈稻產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)為-0.5076，在所有氣象要素與產(chǎn)量的直接相關(guān)系數(shù)中負值絕對值最小，未達顯著水平：偏相關(guān)系數(shù)為0.4393，未達顯著水平：直接通徑系數(shù)為0.2449。為正效應(yīng)：其他氣象要素通過8-9月累計降雨量產(chǎn)生的間接效應(yīng)除空氣相對濕度為正效應(yīng)外均為負效應(yīng)，但數(shù)值極小，為-0.1343～-0.0515。說明降雨量過大會導(dǎo)致水稻減產(chǎn)：偏相關(guān)系數(shù)、直接通徑系數(shù)均為正效應(yīng)且數(shù)值較小，說明一定數(shù)量的降雨量有利于水稻高產(chǎn)，適宜范圍應(yīng)為100-220mm。

從圖7可以看出，1990、1991、1992、1993、1994、1995、1997、1999、2001、2003年10年間8-9月累計降雨量均低于多年8～9月累計降雨量均值，除1991、1997年為中產(chǎn)年，1993、2003為低產(chǎn)年外，其余6年均為高產(chǎn)年。1996、1998、2000、2002、2004年5年間8-9月累計降雨量高于多年8-9月累計降雨量均值，均為低產(chǎn)年。

3 小結(jié)與討論

從雜交中秈稻年度間產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，各氣象要素都對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量產(chǎn)生不同程度的影響，但生殖期間的氣象要素與雜交中秈稻產(chǎn)量的相關(guān)性最為顯著。高產(chǎn)年份要求在7-8月雜交中秈稻幼穗分化至抽穗開花期間的累計日照時間多于383.3h，日平均日照時間不少于6h：累計蒸發(fā)量多于357.0min，日平均蒸發(fā)量不低于5.5mm：日平均地溫為30.0-32.5℃；日平均氣溫為27.0-28.3℃：氣溫日平均晝夜溫差大于7.5℃。同時要求7-9月雜交中秈稻幼穗分化至抽穗開花灌漿結(jié)實期間日平均空氣相對濕度應(yīng)在70%-80%：8-9月雜交中秈稻抽穗至灌漿結(jié)實期間累計降雨量應(yīng)在100-220mm。高產(chǎn)年份必須是各種氣象要素都處在適宜范圍內(nèi)的最佳組合，若一項或多項氣象要素沒有達到適宜范圍就會出現(xiàn)低產(chǎn)或中產(chǎn)年。

1990-2004年湖北省中秈稻區(qū)域試驗中，對照品種一直使用汕優(yōu)63（近10年來由于對照品種頻繁更換，不便于統(tǒng)計分析，很難找出有價值的規(guī)律），15年試驗中對照產(chǎn)量有6年為高產(chǎn)年，即1990、1992、1994、1995、1999、2001年，這6年在雜交中秈稻生殖期間的各種氣象要素都滿足了在適宜范圍內(nèi)的最佳組合。兩年中產(chǎn)年和7年低產(chǎn)年，即1991、1993、1996、1997、1998、2000、2002、2003、2004年，這9年在雜交中秈稻生殖期間的各種氣象要素都沒有完全達到在適宜范圍內(nèi)的最佳組合，而是有1項或多項氣象要素指標沒有達到理想范圍，特別是8月在雜交中秈稻生育關(guān)鍵期遭受高溫?zé)岷?、低溫冷害、嚴重干旱、狂風(fēng)暴雨、低溫陰雨寡照等氣象災(zāi)害因素影響，導(dǎo)致試驗對照品種減產(chǎn)的年份居多。

從充分利用有利自然氣候資源、躲避和抵御自然災(zāi)害、盡量減輕災(zāi)害損失的目的出發(fā)，首先應(yīng)選育或引進推廣抵御自然災(zāi)害能力較強的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)型品種：其次是增施有機質(zhì)肥料，恢復(fù)和培肥地力，提高土壤的生產(chǎn)力：再次是通過增加栽插密度和基本苗，采用寬行窄株栽培，充分利用光能；最后采用濕潤的好氣性灌溉模式，特別在水稻生育的中期一定要搞好結(jié)扎曬田，控制無效分蘗，生育后期采用干干濕濕灌溉，適度降低土壤和水稻冠層的空氣相對濕度，增大晝夜溫差，提高光能利用率和光合產(chǎn)物的積累。改善土壤的通透性。保證一定數(shù)量的葉面蒸騰和土壤蒸發(fā)量，提高根系和葉片的活力并延長其功能期，實現(xiàn)可持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)栽培的目標。